Fujitsu développe un prototype d’ordinateur quantique utilisant les propriétés magnétiques d’atomes intégrés au diamant (diamond-spin)

Traduction du communiqué de presse de Fujitsu Limited. Pour retrouver le communiqué de presse original, cliquez ici.

Fujitsu annonce avoir développé le premier prototype fonctionnel au monde d'un ordinateur quantique utilisant les propriétés magnétiques d’atomes intégrés au diamant (diamond-spin) et intégrant des centres lacune-étain (SnV) dans des circuits intégrés photoniques (1) (2). Le prototype peut fonctionner à -271,6 °C, soit une température supérieure à la température de fonctionnement habituelle des ordinateurs quantiques supraconducteurs (-273,13 °C). Fujitsu a par ailleurs démontré, dans le cadre de tests, que ce prototype peut être utilisé via la plateforme de calcul quantique hybride de Fujitsu sans aucune expertise spécialisée supplémentaire. Cette avancée représente une étape importante vers la mise en œuvre d'une architecture modulaire, l'une des approches les plus prometteuses pour déployer des ordinateurs quantiques à grande échelle grâce à sa haute résolution et à l’efficacité de sa connectivité optique. 

Le prototype s'appuie sur les résultats de recherches conjointes engagées en 2020 par Fujitsu, l'Université de technologie de Delft (TU Delft) et QuTech, institut de recherche de renommée mondiale spécialisé dans les technologies quantiques et rattaché à TU Delft.

Fujitsu prévoit de développer un prototype d'ordinateur quantique à spin du diamant multimodulaire d'ici 2027. Fujitsu entamera également le développement de technologies visant à intégrer l'approche par spin du diamant à l'approche supraconductrice, ce qui contribuera à faire progresser la création d'ordinateurs quantiques à grande échelle.

Cette initiative s'inscrit dans la feuille de route quantique de Fujitsu, qui définit l'ambition de l'entreprise de parvenir à l’usage pratique de l’informatique quantique d'ici 2030.

Commentaire du Dr Kees Eijkel, Directeur général de QuTech, Université de technologie de Delft :

« Nous sommes ravis d'annoncer ce prototype d'ordinateur quantique utilisant les propriétés magnétiques d’atomes intégrés au diamant (diamond-spin), fruit de recherches collaboratives menées depuis 2020 entre Fujitsu, l'Université de technologie de Delft et QuTech. Il s'agit d'une étape importante dans notre collaboration étroite. Démontrer l'évolutivité attendue de l'informatique quantique à spin du diamant reste un parcours long et difficile. Toutefois, en renforçant davantage notre partenariat avec Fujitsu, nous sommes déterminés à relever ce défi ambitieux et significatif, et à mener le développement des technologies quantiques de nouvelle génération. »

1. Technologie d’assemblage de matériaux hétérogènes et d'amincissement pour puces quantiques évolutives

Pour concevoir des puces d'informatique quantique exploitant des centres SnV, Fujitsu a développé une technologie d’assemblage de matériaux hétérogènes permettant de lier des substrats de diamant de haute qualité, dans lesquels de l’étain a été introduit par ions, à des substrats en alumine/dioxyde de silicium. Fujitsu a également conçu une technologie d'amincissement pour réduire l'épaisseur des substrats de diamant de plusieurs centaines de micromètres à quelques centaines de nanomètres, les rendant ainsi adaptés à une utilisation dans des puces quantiques.

2. Technologie de fabrication de circuits intégrés photoniques pour les centres SnV

Fujitsu a mis au point une technologie de fabrication de circuits photoniques intégrés (3) qui allie des cristaux de diamant nanométriques contenant des centres SnV avec des guides d'ondes optiques en alumine, transparents dans le spectre de la lumière visible, afin d'extraire les photons individuels émis par les centres SnV lors de la lecture des qubits. Pour le traitement du diamant, Fujitsu s'est appuyé sur les résultats d'une recherche conjointe menée avec l'Université de Tokyo.

3. Technologie de conversion de circuits quantiques pour l'approche par spin du diamant

L'approche par spin du diamant exige que le contrôle des qubits se fasse en combinant lumière, micro-ondes et ondes radiofréquences. Fujitsu a développé un mécanisme permettant de convertir les circuits quantiques décrits au moyen de portes quantiques en séquences d’instructions pour les opérations physiques propres cette approche, permettant ainsi un pilotage depuis la plateforme Fujitsu Hybrid Quantum Computing.

Contexte

L'approche utilisant les propriétés magnétiques d’atomes intégrés au diamant (diamond-spin) emploie comme qubits des défauts du réseau cristallin appelées centres colorés. Cette méthode permet d'atteindre une haute résolution, car le diamant possède des propriétés intrinsèques permettant aux états quantiques de demeurer stables (4), et pourrait permettre de former de manière fiable des qubits logiques à partir d’un nombre réduit de qubits physiques par rapport aux approches supraconductrices ou autres. Par ailleurs, la lumière peut être exploitée pour relier de manière flexible plusieurs modules quantiques (5) (6), permettant ainsi de bâtir des systèmes avec une architecture modulaire qui peut être mise à l'échelle efficacement.

Habituellement, l'approche par spin du diamant recourt à des structures appelées centres lacune-azote (NV), formées par des impuretés d'atomes d'azote dans les cristaux de diamant. Néanmoins, pour la création de ce prototype, Fujitsu a utilisé des centres lacune-étain (SnV) dont la symétrie structurelle les rends moins sensibles au bruit externe que les centres NV, ce qui en fait des options intéressantes pour obtenir des centres colorés stables et à forte luminosité.

Soutien à la recherche

Une partie de ces travaux est soutenue par le programme « Advanced Research Infrastructure for Materials and Nanotechnology in Japan (ARIM) » du ministère de l'Éducation, de la Culture, des Sports, des Sciences et de la Technologie (MEXT). Numéro de proposition JPMXP1225NM0096. Ce projet de recherche est une collaboration entre QuTech et Fujitsu, cofinancée par Holland High Tech avec une allocation de partenariat public-privé (PPP) pour la recherche et le développement dans le secteur de pointe HTSM, ainsi qu'une allocation PPP pour la recherche et l'innovation du ministère des Affaires économiques.

Liens connexes

Date: 8 septembre 2026 
City: La Défense
Company: Fujitsu Limited